BAB III METODE PENELITIAN
3.3 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang dilakukan penulis terdiri dari beberapa tahapan, berikut adalah tahapan-tahapan yang dilakukan:
1. Tahap Persiapan
2. Tahap Perancangan Alat 3. Tahap Perwujudan Alat 4. Tahap Pengujian Sistem 5. Analisis Data
Pada Gambar 3.1 adalah penjelasan prosedur penelitian dalam bentuk diagram blok:
Gambar 3.1 Diagram Blok Prosedur Penelitian Tahap Persiapan Tahap Perancangan Alat Tahap Perancangan Tahap Perancangan Tahap Perwujudan Alat Tahap Pengujian Analisis Data
Setiap tahapan yang dilaksanakan penulis saling berkaitan satu sama lain, maka dari itu setiap tahapan yang dilaksanakan harus dipastikan sudah sesuai dengan harapan sebelum dilanjutkan ke tahap selanjutnya.
3.3.1 Tahap Persiapan
Tahap persiapan merupakan tahapan awal dalam melakukan penelitian, pada tahap ini penulis melakukan studi literatur dengan mencari berbagai acuan baik melalui artikel, buku, jurnal, skripsi maupun tugas akhir dengan narasumber yang jelas dan terpercaya dengan tujuan untuk melengkapi literatur mengenai penelitian ini.
3.3.2 Tahap Perancangan Alat
Tahap perancangan alat dibagi menjadi dua tahap, yakni tahap perancangan hardware dan tahap perancangan software.
A) Tahap Perancangan Hardware
Tahap perancangan hardware yaitu pembuatan modul EMG. Modul EMG berfungsi sebagai pengolah sinyal biopotensial otot. Modul EMG terdiri dari beberapa rangkaian dengan fungsi yang berbeda-beda. Rangkaian EMG terdiri dari rangkaian penguat instrumentasi, rangkaian HPF (high pass filter), rangkaian LPF (low pass filter), notch filter, dan rangkaian clamper. Berikut adalah diagram blok pembuatan hardware:
Gambar 3.2 Diagram Blok Perancangan Hardware
Dengan keterangan:
Penguat Instrumentasi :Rangkaian ini digunakan untuk memperkuat sinyal yang didapat dari elektroda tempel. Penguatan yang diterapkan pada rangkaian modul EMG ini sebesar 100x.
Low Pass Filter :Rangkaian ini digunakan untuk meloloskan sinyal di bawah frekuensi cut-off (fc). Frekuensi cut-off (fc) yang digunakan dalam rangkaian modul EMG ini adalah sebesar 600Hz.
Notch Filter :Rangkaian ini digunakan untuk memfilter noise sebesar 50 Hz yang berasal dari radiasi listrik PLN.
Non-Inverting Amplifier :Rangkaian ini digunakan untuk menguatkan sinyal dari differential amplifier. Rangkaian ini memiliki penguatan sebesar 10x dengan maksud agar sinyal dari otot mendapat penguatan total sebesar 1000x.
Clamper :Rangkaian ini digunakan untuk menggeser tegangan sinyal EMG ke level yang positif supaya dapat terbaca oleh ADC di mikrokontroler.
Pembuatan rangkaian skematik untuk rangakaian-rangkaian yang dibutuhkan dalam perancangan modul EMG menggunakan aplikasi Eagle.
3.3.3 Tahap Perwujudan alat
Pada tahap perwujudan alat, yang dilakukan adalah hardware dan software yang dibutuhkan dalam sistem perekaman sinyal EMG disusun sedemikian rupa hingga sistem perekaman sinyal EMG berjalan sesuai harapan. Berikut adalah diagram blok tahap perwujudan alat:
Gambar 3.3 Diagram Blok Perwujudan Alat
Pada tahap perwujudan sistem perekaman sinyal EMG digunakan elektroda tempel sebagai sensor pendeteksi sinyal listrik pada otot. Karena sinyal listrik yang dihasilkan aktivitas otot sangat kecil maka dibutuhkan rangkaian penguat instrumentasi. Setelah dikuatkan sinyal diteruskan ke beberapa rangkaian filter yang terdiri dari rangkaian low pass filter dan notch filter agar mendapatkan hasil sinyal EMG tanpa noise. Karena hasil output rangkaian EMG terdapat tegangan negatif maka diperlukan rangkaian clamper agar dapat terbaca oleh ADC pada mikrokontroler. Selanjutnya data sinyal EMG dikonversi ke bentuk
PC. LabView berperan sebagai aplikasi interface sehingga proses perekaman dan penyimpanan sinyal EMG dapat dikontrol melalui LabView. File data sinyal EMG yang disimpan berformat Ms. Exel (.xls). Baterai Li-Po (lithium-polimer) digunakan sebagai sumber listrik alat ini agar bisa berfungsi.
Rangkaian supply yang dibuat menggunakan ic ICL7660 dan dua buah kapasitor dengan nilai yang sama yaitu 10µF (Gambar 3.4). Ic AD620 digunakan pada rangkaian penguat instrumentasi dan resistor variabel dibutuhkan sebagai RG
(Gambar 3.5). Untuk rangkaian low pass filter terdapat 2 buah ic CA3140 (Gambar 3.6). Perhitungan nilai resistor dan kapasitor pada rangkaian low pass filter agar sesuai frekuensi cut-off 500Hz menggunakan Persamaan 3. Rangkaian notch filter yang telah dibuat menggunakan resistor, kapasitor, serta 2 buah ic CA3140 (Gambar 3.7). Penggunaan Persamaan 3 untuk menentukan besar nilai resistor dan kapasitor pada rangkaian notch filter. Rangkaian non-inverting amplifier yang telah dibuat menggunakan ic CA3140 dan beberapa resistor (Gambar 3.8). Menentukan nilai resistor pada rangkaian non-inverting amplifier menggunakan Persamaan 2. Dioda, kapasitor, dan resistor digunakan pada rangkaian clamper (Gambar 3.9). Semua rangkaian yang telah dibuat, lalu dimasukkan ke dalam box untuk siap digunakan (Gambar 3.10).
Gambar 3.4 Skematik Rangkaian Supply
Gambar 3.6 Skematik Rangkaian Low Pass Filter
Gambar 3.7 Skematik Rangkaian Notch Filter
Gambar 3.9 Skematik Rangkaian Clamper
Gambar 3.10 Gambar Alat Sistem Perekaman Sinyal EMG 3.3.4 Tahap Pengujian Sistem
Tahap pengujian alat terdiri dari pengujian seluruh sistem alat yang telah dibuat. Dalam tahap pengujian ini terdiri dari pengujian penguat instrumentasi, low pass filter, notch filter, non-inverting amplifie clamper, output modul EMG, dan sistem penyimpanan data.
A) Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi
Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan nilai input berupa tegangan nilai yang berbeda dengan frekuensi yang sama. Resistor variabel pada rangkaian ini berfungsi untuk menentukan besar penguatan. Dengan mengubah tegangan masukan akan diketahui tegangan output setelah mendapat penguatan, percobaan tersebut dilakukan beberapa kali dan akan didapatkan nilai rata-rata penguatan yang terjadi. Penguatan yang dilakukan pada rangkaian penguat instrumentasi yaitu 100 kali. Variabel tetap pada rangkaian ini yaitu Vin 1 sebesar 1 mV dan frekuensi sebesar 100 Hz. Variabel bebas pada rangkaian ini yaitu Vin 2 dimulai dari 8 mV sampai 50 mV.
B) Pengujian Rangkaian Non-Inverting Amplifier
Pada rangkaian non-inverting ini menguatkan sinyal otot yang telah melewati rangkaian penguat instrumentasi. Penguatan yang dilakukan pada rangkaian ini sebesar 10 kali.. Pada pengujian ini variabel tetapnya adalah freakuensi dan variabel bebasnya adalah tegangan input (Vin). Frekuensi yang digunakan pada rangkaian ini adalah 100 Hz.
C) Pengujian Rangkaian Low Pass Filter
Pengujian pada low pass filter menggunakan signal generator dan oscilloscop. Variabel tetapnya adalah amplitudo dan tegangan input (Vin), sedangkan variabel dan berubahnya adalah frekuensi. Pengujian ini dimulai dari frekuensi 20 Hz sampai 1000 Hz. Berikut adalah tabel untuk pengujian low pass filter:
D) Pengujian Rangkaian Notch Filter
Pengujian pada notch filter menggunakan signal generator dan oscilloscop. Variabel tetapnya adalah amplitudo dan tegangan input (Vin), sedangkan variabel berubahnya adalah frekuensi. Pengujian ini dimulai dari frekuensi 20 Hz sampai 1000 Hz.
E) Pengujian Rangkaian Clamper
Pengujian rangkaian clamper ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pergeseran yang terjadi pada sinyal ke bagian positif.
F) Pengujian Output Modul EMG
Pengujian pada rangkaian EMG yang telah dibuat yaitu menganalisa apakah sinyal yang dihasilkan masih dalam range sinyal pada literatur, serta menganalisa data apa saja yang tersimpan dalam file.